论文总字数：27096字

摘 要

本文主要研究的对象是微电网，主要涉及了微电网的继电保护方案的配置与控制方法的研究。将要实现的目标是配置一个完整的继电保护方案，并且将协同控制方法应用在微电网的控制中。

本文要进行阅读大量文献资料，收集相关信息，通过对文献的研究比较微电网与大电网的优缺点，来分析出所需保护方案的要求。然后比较各种保护原理优缺点，从中选择三段式距离保护和功率方向元件作为主保护和后备保护的主要原理。并且根据实际微电网继电保护方案动作方式论述方案的合理性。接下来，本文对协同控制原理做了简单介绍，并且为了根据阅读获得大量信息，提出协同控制原理可以运用到微电网中的方法之一是对逆变器的控制，为了验证这一想法，本文先利用Simulink软件搭建了一个光伏发电系统作为模板，验证模型的能够正确的运行，再用根据发电系统模型运用协同控制原理的方法先推导出相关数学模型，搭建一个协同控制的模块辅助控制器。最终施加干扰，通过观察直流侧电压的抗干扰能力来验证协同控制模块的有效性。综合所有的理论验证和仿真实验的结果可以得出提出的继电保护方案和运用协同控制理论的可行性。

总而言之，本文运用了文献研究，数学建模和实验仿真的方式，不仅为微电网提出一种继电保护方案还为微电网的控制提出了一种新的控制方式。

关键词：微电网 继电保护方案 光伏发电系统 Simulink仿真 协同控制方法

Research on relay protection and collaborative control of micro grid

Abstract

The main research object of this paper is the micro grid, which mainly deals with the configuration and control method of the relay protection scheme of micro grid. The goal to be achieved is to configure a complete relay protection scheme and to apply the collaborative control method to the control of the micro-grid.

In this paper, we should read a lot of literature, collect relevant information, and compare the advantages and disadvantages of the micro grid and big power grid by studying the literature, to analyze the requirements of the required protection schemes. Then compare the advantages and disadvantages of various protection principles, and choose the main principle of protection and backup protection of three-phase distance protection and power direction elements. And the rationality of the scheme is discussed according to the actual micro grid relay protection scheme. Next, in this paper, the cooperative control principle to do a simple introduction, and in order to get a lot of information according to the reading, put forward the coordinated control principle can be applied to one of the methods of micro grid is the control of the inverter, in order to test this idea, this paper first using Simulink software built a photovoltaic power generation system as the template, authentication model can correct operation, reoccupy according to power system model by using the principle of the coordinated control method of relevant mathematical model is deduced first, set up a cooperative control module auxiliary controller. Finally, interference is applied to verify the effectiveness of the co-control module by observing the anti-jamming capability of the dc side voltage. The feasibility of the proposed relay protection scheme and the cooperative control theory can be obtained by combining the results of all theoretical verification and simulation experiments.

To sum up, this paper USES the literature research, mathematical modeling and simulation experiment, not only for a micro power grid relay protection schemes for micro grid control puts forward a new way of control.

Key words: Micro-grid; Relay protection scheme; photovoltaic power generation system; Simulink simulation; Collaborative control method

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪 论 1

1.1 研究的背景与意义 1

1.2 微电网继电保护的挑战 3

1.3 微电网继电保护的配置 4

1.4 本课题主要的研究内容 4

第二章 微电网的继电保护 6

2.1 常用的继电保护原理及其优缺点 7

2.1.1 电流保护 7

2.1.2 距离保护 7

2.1.3 纵联保护 7

2.1.4 母线保护 8

2.2 继电保护方案的具体配置 8

2.2.1 微电网的主保护 10

2.2.2 电网的后备保护 12

2.3 本章小结 13

第三章 光伏发电系统 15

3.1 光伏发电系统概念 15

3.2 光伏发电系统的构成 15

第四章 光伏单元的协同控制 18

4.1 协同控制的原理 18

4.2 协同控制原理在光伏单元中的运用 19

4.3 本章小结 22

第五章 Simulink仿真分析 23

5.1 建模仿真 23

5.2 结果分析 27

结 语 35

参考文献 36

致 谢 38

第一章 绪 论

1.1 研究的背景与意义

由于当前世界上大部分的国家都是以大多数是以煤炭，石油等化石燃料作为发电产业的基础，传统的化石燃料作为常规能源发电虽然能够稳定的发电，但是它的数量却在减少。随着社会的发展，这些燃料大量的使用使得这种能源发展前景变得艰难起来。不仅如此，以化石燃料作为能源发电的弊端也逐渐显现出来，化石燃料的燃烧过程中会释放大量的温室气体和污染物质，这会引起不少的环境问题。而且运用传统的化石燃料的发电会受到交通运输的影响，一旦发生重大的自然灾害后，交通就会受到影响，发电厂就有可能会因此停止工作，导致地区人们的用电受到影响。例如我国2008年的时候，全国范围内都发生了雪灾，导致了交通的堵塞，引起了大范围的停电。如果能够摆脱单一的化石燃料发电，那么我们就能提高电网对于自然灾害的地看能力。因此，我们需要发展新能源来改变单一的化石燃料发电的产业结构。

为了这能够增加电源的多样性，提高了电网对于自然灾害时的抵抗性。发展新能源发电是非常必要的，而新能源发电主要是以核电，光能，潮汐能，生物质能等作为微电源来源建立发电厂，以此输送能源给电网。这些以新能源为电源发电的方式例如光伏电池，风力发电机，微型内燃机，氢氧燃料电池等，便称为分布式发电。与传统的发电方式相比，虽然分布式发电具有对周围环境污染少，对于能量具有很高的利用率，建造起来非常方便的优点，灵活方除此之外他们还能够降低发电和输电的成本。但是，新能源资源的储存具有分布不均的现状，而且这些能源却是具有显著的缺点，能源分布也有分散的特性，这样就导致了分布式发电是一个不可控制的电源，如果将来分布式发电的数量在电网中出现了大量的增加，将对电力系统的运行和控制造成巨大不利的影响。

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